JP2023511485A - Sample holder and sample holder handling system for performing X-ray analysis on crystalline samples - Google Patents
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Abstract
結晶性試料(11)上でX線分析を実施するための試料ホルダ(3)が、ゴニオメータヘッドに取り付け可能な第1端部を備えたマウント支持体を含み、第1端部に対して所定の距離を置いて、結晶性試料(11)をマウント支持体に取り付けることができる。試料ホルダ(3)が、マウント支持体の第1端部に、ゴニオメータヘッドに当該ホルダベースをマウントするための手段を備えたホルダベースをさらに含み、ホルダベースは、ウェルプレート(1)のウェル(2)に適合するように形成されている。ホルダベースは、ゴニオメータヘッドに設けられた又はゴニオメータヘッド内部に設けられた磁性ベースエレメントにホルダベースをマウントするための強磁性材料を含む。マウント支持体が好ましくはガラスから成る管を含み、管内へ結晶性試料(11)を挿入することができる。試料ホルダ(3)はベースディスク(14)をも含み得るものであり、ベースディスクが、試料ホルダ(3)のウェル(2)内への挿入後に、ウェルプレート(1)のウェル(2)のための蓋を提供する。ホルダベースがホルダリング(7)を含み得るものであり、ホルダリングが、マウント支持体の第1端部に配置され、そして周方向にマウント支持体を取り囲む。ベースディスク(14)がホルダリング(7)に取り外し可能に取り付けられるようになっている。マウント支持体に結晶性スポンジが取り付けられる。A sample holder (3) for performing X-ray analysis on a crystalline sample (11) includes a mounting support with a first end attachable to a goniometer head, with a predetermined The crystalline sample (11) can be attached to the mounting support at a distance of . The sample holder (3) further comprises a holder base provided at a first end of the mounting support with means for mounting said holder base to the goniometer head, said holder base being adapted to fit the wells of the well plate (1). 2). The holder base includes a ferromagnetic material for mounting the holder base to a magnetic base element provided on or within the goniometer head. The mounting support comprises a tube, preferably made of glass, into which the crystalline sample (11) can be inserted. The sample holder (3) may also include a base disc (14), which after insertion of the sample holder (3) into the wells (2) of the wells (2) of the well plate (1). Provide a lid for The holder base may include a holder ring (7), which is arranged at the first end of the mount support and circumferentially surrounds the mount support. A base disc (14) is adapted to be removably attached to the holder ring (7). A crystalline sponge is attached to the mounting support.
Description
本発明は、結晶性試料上でX線分析を実施するための試料ホルダであって、前記試料ホルダが、ゴニオメータヘッドに取り付け可能な第1端部を備えたマウント支持体を含み、前記第1端部に対して所定の距離をおいて、前記結晶性試料を前記マウント支持体に取り付けることができる形式のものに関する。 The present invention is a sample holder for performing X-ray analysis on a crystalline sample, said sample holder comprising a mounting support having a first end attachable to a goniometer head, said first The present invention relates to a type in which the crystalline sample can be attached to the mount support with a predetermined distance from the edge.
結晶の原子及び分子構造を見極めるために、X線結晶構造解析法がよく知られている。この方法では、結晶原子は入射X線のビームを多くの特定の方向に回折させる。これらの回折ビームの角度及び強度を測定することにより、結晶内部の電子の密度の三次元画像を得ることができる。この電子密度に基づいて、液晶構造の他の特徴的フィーチャ、例えば結晶内の原子の平均位置、並びにこれらの化学結合、これらのディスオーダー、及び種々の他の情報を見極めることができる。 X-ray crystallography is well known for determining the atomic and molecular structure of crystals. In this method, the crystal atoms diffract a beam of incident X-rays into many specific directions. By measuring the angles and intensities of these diffracted beams, a three-dimensional image of the electron density inside the crystal can be obtained. Based on this electron density, other characteristic features of the liquid crystal structure can be determined, such as the average position of atoms within the crystal, as well as their chemical bonding, their disorder, and various other information.
単結晶X線回折測定(sc-XRD)に際しては、結晶をゴニオメータ上にマウントする。ゴニオメータは、選択された配向に結晶を位置決めするために使用する。種々異なる配向のそれぞれに対して、X線の高精度フォーカスされた単色ビームで結晶が照射され、反射として知られる規則的空間を有するスポットから成る回折パターンを生成する。種々異なる配向で撮影された二次元画像は、試料に関して既知の化学データと組み合わせた数学的フーリエ変換法を用いて、結晶内部の電子の密度の三次元モデルに変換される。 For single crystal X-ray diffraction measurements (sc-XRD), the crystal is mounted on a goniometer. A goniometer is used to position the crystal in a selected orientation. For each of the different orientations, the crystal is illuminated with a highly focused monochromatic beam of X-rays, producing a diffraction pattern consisting of regularly spaced spots known as reflections. Two-dimensional images taken at different orientations are transformed into a three-dimensional model of the electron density inside the crystal using a mathematical Fourier transform method combined with known chemical data about the sample.
例えば赤外分光法、核磁気共鳴法、又は質量分析法のような他の技術が間接的な情報を提供することができる。この情報の解釈は通常、高度な専門知識と熟練者の経験とを必要とする。大抵の場合、種の構造は、1つの技術を適用することによって見極めることはできず、種々異なる分析試験の組み合わせを必要とする。このことはプロセス時間を長くし高価にする。 Other techniques such as infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance, or mass spectroscopy can provide indirect information. Interpretation of this information typically requires a high degree of expertise and expert experience. In most cases, the structure of a species cannot be determined by applying a single technique, requiring a combination of different analytical tests. This makes the process time long and expensive.
しかし、sc-XRDは、十分に高い回折強度をもたらすために、少なくとも所定のサイズ、品質、及び形状の単結晶を必要とする。多くの事例では、この結晶は、徐冷又は気相拡散のような技術を用いて成長させなければならない。結晶は、高度にフォーカスされたX線ビーム内部で種々異なる配向で回転するように、ゴニオメータ上にマウントし整列させなければならない。結晶のサイズ及び品質に応じて、測定は典型的には数時間~数日間継続する。強力なX線照射に基づき、例えば測定中に結晶が損傷されるのを防止するために液体窒素冷却システムを使用して、測定は低い温度で行われる。 However, sc-XRD requires single crystals of at least a given size, quality and shape to yield sufficiently high diffraction intensities. In many cases, this crystal must be grown using techniques such as slow cooling or vapor phase diffusion. The crystal must be mounted and aligned on the goniometer so that it rotates in different orientations within the highly focused X-ray beam. Depending on the size and quality of the crystals, measurements typically last from hours to days. Based on intense X-ray irradiation, the measurements are performed at low temperatures, for example using a liquid nitrogen cooling system to prevent the crystals from being damaged during the measurements.
したがって、現行の単結晶X線構造判定処置は、測定前及び測定中に結晶性試料をハンドリングするための一連の準備ステップを必要とする。これらの準備ステップは大抵の場合には手動で実施しなければならない。現行の先端技術の場合、顕微鏡又はビノキュラー下で多数の結晶から適宜の結晶を選択する。選択された結晶は適宜の試料ホルダの先端に、通常は少量の油を使用して固定する。油は、長い測定時間中の保護剤、並びに低温でのX線測定中に結晶を所定の位置に固定する接着剤、の両方として役立つ。別の準備処置は、非晶質材料から成る繊維の上部、又は典型的にはガラス又はポリイミドのような非晶質材料から成る小さな直径の管内に結晶を接着することを特徴とする。このような管は典型的には、結晶性試料の挿入後に試料をシールするために閉じられる。 Therefore, current single crystal X-ray structure determination procedures require a series of preparatory steps for handling crystalline samples before and during measurements. These preparatory steps have to be performed manually in most cases. In the case of current state-of-the-art technology, suitable crystals are selected from a large number of crystals under a microscope or binoculars. A selected crystal is fixed to the tip of a suitable sample holder, usually using a small amount of oil. The oil serves both as a protector during long measurement times as well as an adhesive to hold the crystal in place during X-ray measurements at low temperatures. Another preparation procedure is characterized by gluing the crystal on top of a fiber of amorphous material or within a small diameter tube, typically of amorphous material such as glass or polyimide. Such tubes are typically closed after insertion of the crystalline sample to seal the sample.
続いて、試料ホルダはX線ゴニオメータ上に、例えば試料ホルダを真鍮ピン又は磁性ゴニオメータヘッド上に手動で固定することにより配置される。 The sample holder is then placed on the X-ray goniometer, for example by manually fixing the sample holder onto a brass pin or a magnetic goniometer head.
小分子の円滑な構造解明のために結晶性スポンジを使用することも知られている。結晶性スポンジは多孔質複合体から形成されている。この複合体は数オングストローム、例えば1nm~0.1nmの典型的な寸法を有する広幅の孔によって特徴付けられる。孔内には被分析物を浸漬することができる。ここで被分析物は結晶性スポンジ構造と整列し、均一に配向される。この浸漬された結晶性スポンジを次いで小分子の単結晶のように処理し、多くの場合には、X線回折による構造分析が可能である。このような結晶性スポンジは、国際公開第2014/038220号パンフレット又は国際公開第2016/143872号パンフレットに詳述されている。通常の単結晶と同様に、結晶性スポンジは、破断を回避するために特別に注意深くハンドリングされることを必要とする。 It is also known to use crystalline sponges for smooth structure elucidation of small molecules. Crystalline sponges are formed from porous composites. This composite is characterized by wide pores with typical dimensions of a few angstroms, eg, 1 nm to 0.1 nm. An analyte can be immersed in the pores. Here the analyte is aligned and uniformly oriented with the crystalline sponge structure. This soaked crystalline sponge is then treated like a small molecule single crystal, and in many cases structural analysis by X-ray diffraction is possible. Such crystalline sponges are detailed in WO2014/038220 or WO2016/143872. Like ordinary single crystals, crystalline sponges need to be handled with extra care to avoid breakage.
sc-XRDによる現行の構造解明法は多大な時間消費、主として破断、損失、又は汚染を避けるための念入りで注意深いハンドリングを必要とする。さらに、結晶のハンドリングは顕微鏡下で行うことを必要とし、熟練者並びに試料ホルダのような特殊な設備及びマイクロマニピュレーションのためのツールを必要とする。必要とされるステップの多くは、数多くの理由から、目下のところ自動化することはできない。結晶は典型的には透明無色であり、したがって低いコントラストを特徴とし、カメラ支援型のハンドリングを困難にする。それというのも結晶外周のソフトウェア検出が特に小さな結晶に関しては不可能であるからである。さらに、結晶は結晶化バイアルのような容器から回収しなければならず、付加的レベルの一様でない光学バックグラウンドを加えることが、カメラ支援型のハンドリングをさらに妨害する。 Current methods of structure elucidation by sc-XRD are very time consuming, primarily requiring careful and careful handling to avoid breakage, loss, or contamination. Moreover, the handling of crystals needs to be done under a microscope, requiring skilled personnel and special equipment such as sample holders and tools for micromanipulation. Many of the required steps cannot currently be automated for a number of reasons. Crystals are typically transparent and colorless and thus feature low contrast, making camera-assisted handling difficult. This is because software detection of the crystal circumference is not possible, especially for small crystals. Furthermore, the crystals must be collected from containers such as crystallization vials, adding an additional level of non-uniform optical background, further hindering camera-assisted handling.
また現行のマウント法は種々の理由から失敗のおそれがある。いくつかの事例では、結晶性試料を試料ホルダ上にマウントするために塗布される接着剤又は油のような試薬の不適合性がある。測定中又はゴニオメータへの試料ホルダの輸送又はマウント中の結晶性試料の望まれない運動が、測定された回折パターンの分析を困難にすることがある。さらに、結晶性試料の小さなサイズと組み合わされた試料ホルダからの高い散乱バックグラウンドも、測定結果を劣化させる。結晶性スポンジ技術の具体的な事例において、付加的な必要事項はまた、被分析物の浸漬を含む。この場合、手動で選択された結晶性試料を、回折計上にマウントされるべきバイアルから手動で回収しなければならない。構造解明にはいくつかのステップ(溶媒の浸漬、乾燥、及び蒸発、X線試料ホルダ上への数回の試料の移送又はローディング)が必要とされるため、特に結晶性スポンジ技術の適用にとって、自動化は大きなボーナスとなる。 Also, current mounting methods can fail for a variety of reasons. In some cases, there is an incompatibility of reagents, such as adhesives or oils, applied to mount the crystalline sample onto the sample holder. Unwanted movement of the crystalline sample during measurement or during transportation or mounting of the sample holder to the goniometer can make analysis of the measured diffraction pattern difficult. Furthermore, the high scattering background from the sample holder combined with the small size of the crystalline sample also degrades the measurement results. In the specific case of the crystalline sponge technique, additional requirements also include immersion of the analyte. In this case, the manually selected crystalline sample must be manually retrieved from the vial to be mounted on the diffractometer. Especially for the application of the crystalline sponge technique, since several steps are required for structure elucidation (immersion, drying and evaporation of solvent, several transfers or loadings of the sample onto the X-ray sample holder), Automation is a big bonus.
したがって、本発明の目的としては、結晶性試料上でX線分析を実施するための試料ホルダであって、X線測定の準備中並びにX線測定実施中に結晶性試料のハンドリングを容易にする、試料ホルダを提供することが考えられる。試料ホルダは、試料ホルダによるX線測定の妨害を著しく増大させることなしに、結晶性試料の確実なマウントと位置決めとを可能にすることが好ましい。 SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a sample holder for performing X-ray analysis on crystalline samples, which facilitates handling of the crystalline sample during the preparation of the X-ray measurements as well as during the execution of the X-ray measurements. , to provide a sample holder. The sample holder preferably allows secure mounting and positioning of the crystalline sample without significantly increasing the interference of the X-ray measurements by the sample holder.
本発明によれば、前記試料ホルダが、前記マウント支持体の第1端部に、前記ゴニオメータヘッドに当該ホルダベースをマウントするための手段を備えたホルダベースを含み、前記ホルダベースが、ウェルプレートのウェルに適合するように形成されている。ゴニオメータヘッドにホルダベースをマウントするための手段は、ゴニオメータヘッド上にホルダベースを固定するように構成され且つ固定するのを可能にする、ホルダベースの形状を含んでよい。例えば、ホルダベースは、ゴニオメータヘッド上にホルダベースのポジティブなロックを可能にする切り欠き又は凹部を呈してよい。ホルダベースは、ゴニオメータヘッド上に配置された締め付けシステム内へ挿入されるように構成することもできる。ホルダベースはさらに、試料ホルダをウェルプレートのウェル内へ挿入するのを可能にするように形成されている。ホルダベース並びにマウント支持体の寸法及び形状は、ウェルの寸法に適合されて、マウント支持体をウェルの内側に配置することにより試料ホルダをウェル内へ挿入できるようになっており、これによりウェルの開口をホルダベースで閉じる。ホルダベースは蓋として使用することができる。蓋はウェルの閉鎖を可能にし、マウント支持体及び結晶性試料を保護する。結晶性試料はマウント支持体に取り付けられ、ウェルの内側に配置される。ホルダベースの後ろ側は、ウェルプレートの外側からアクセス可能であり、例えば自動ハンドリングシステムのために使用することができる。自動ハンドリングシステムは、ウェルプレートのウェルから試料ホルダを引き抜き、続いて試料ホルダをゴニオメータヘッドに移送して取り付ける。 According to the invention, the sample holder comprises a holder base provided at a first end of the mounting support with means for mounting the holder base to the goniometer head, the holder base comprising a well plate are shaped to fit into the wells of the The means for mounting the holder base to the goniometer head may include a shape of the holder base that is configured to and facilitates fixing the holder base on the goniometer head. For example, the holder base may present a notch or recess that allows positive locking of the holder base onto the goniometer head. The holder base can also be configured to be inserted into a clamping system located on the goniometer head. The holder base is further shaped to allow the sample holder to be inserted into the wells of the well plate. The dimensions and shape of the holder base and mounting support are adapted to the dimensions of the well such that the sample holder can be inserted into the well by locating the mounting support inside the well, thereby removing the well. Close the opening with the holder base. The holder base can be used as a lid. The lid allows closure of the well and protects the mounting support and crystalline sample. A crystalline sample is attached to the mounting support and placed inside the well. The rear side of the holder base is accessible from the outside of the well plate and can be used for automated handling systems, for example. An automated handling system withdraws the sample holder from the wells of the well plate and then transfers and attaches the sample holder to the goniometer head.
本発明の好ましい実施態様では、前記ホルダベースが、前記ゴニオメータヘッドに設けられた又は前記ゴニオメータヘッド内部に設けられた磁性ベースエレメントに前記ホルダベースをマウントするための強磁性材料を含む。強磁性材料は、ホルダベースの内側に配置されるか、又はホルダベースの外側に取り付けられた強磁性材料から成る部分又は構成部分であってよい。強磁性材料を有するホルダベースは、一般にゴニオメータヘッド上で使用される磁石にスナップ結合することができ、ひいては定義された位置と、ゴニオメータヘッド上への試料ホルダの確実な締め付けとを提供する。 In a preferred embodiment of the invention said holder base comprises a ferromagnetic material for mounting said holder base to a magnetic base element provided on said goniometer head or provided inside said goniometer head. The ferromagnetic material may be a part or component made of ferromagnetic material located inside the holder base or attached to the outside of the holder base. A holder base comprising a ferromagnetic material can be snapped onto the magnets commonly used on goniometer heads, thus providing a defined position and secure clamping of the sample holder onto the goniometer head.
本発明の別の態様では、前記マウント支持体が管を含み、前記管内へ前記結晶性試料を挿入することができる。管はガラスから成るか、又は顕著な散乱を引き起こさない好適なポリマーから成っていてよく、したがってX線照射の妨害、及びX線回折測定の測定結果に生じ得る混乱を低減する。さらに、管の壁厚は小さく、例えば0.02mm以下であってよい。それにもかかわらず、管は管内へ挿入された結晶性試料を取り囲み、そして試料のハンドリング時又は試料の測定実施時に結晶性試料の信頼性高い位置決め及び機械的保護を可能にする。 In another aspect of the invention, the mounting support comprises a tube into which the crystalline sample can be inserted. The tube may be made of glass or of a suitable polymer that does not cause significant scattering, thus reducing the interference of the X-ray radiation and possible disruption of the measurement results of X-ray diffraction measurements. Furthermore, the wall thickness of the tube may be small, for example 0.02 mm or less. Nevertheless, the tube surrounds the crystalline sample inserted into the tube and allows reliable positioning and mechanical protection of the crystalline sample when handling the sample or performing measurements on the sample.
有利には、管は、試料の調製のために、そして結晶性試料をマウント支持体に取り付けるために広く使用される流体に対して耐性の溶媒である材料から成っている。このことは測定前又は測定中の結晶性試料の望まれない汚染又は劣化を防止する。 Advantageously, the tube is made of a material that is solvent resistant to the fluids commonly used for sample preparation and for attaching crystalline samples to mounting supports. This prevents unwanted contamination or deterioration of the crystalline sample before or during the measurement.
本発明の別の態様では、前記試料ホルダがベースディスクを含み、ベースディスクが、前記試料ホルダの前記ウェル内への挿入後に、前記ウェルプレートのウェルのための蓋を提供する。ベースディスクの直径は、ウェルの開口の直径と合致することができる。この直径はウェルの開口内へベースディスクを挿入するのを可能にする。この結果、ウェルの確実な閉鎖をもたらし、ひいてはウェルの内側に配置された、ウェルに取り付けられた結晶性試料を有するマウント支持体を保護する。このようなベースディスクは、ウェルプレートのウェル内へ挿入されるように形成されたホルダベースの一部であってよい。ホルダベースをベースディスクと組み合わせることもできる。ベースディスクはウェルプレートのウェルの開口よりも大きく、そしてマウント支持体をウェルの内側に配置したときにウェルプレートの表面の上部に位置する。好ましくは、このようなベースディスクは、ウェルの開口の直径よりもわずかに大きい直径を有している。ウェルの開口の周縁部は、ウェルプレートの表面上にベースディスクのための円形座を提供する。 In another aspect of the invention, the sample holder includes a base disk, which provides a lid for the wells of the well plate after insertion of the sample holder into the wells. The diameter of the base disk can match the diameter of the well opening. This diameter allows the insertion of the base disc into the opening of the well. This results in a positive closure of the well and thus protects the mounting support with the crystalline sample attached to the well located inside the well. Such a base disc may be part of a holder base configured to be inserted into wells of a well plate. It is also possible to combine the holder base with the base disc. The base disc is larger than the well openings of the well plate and sits on top of the surface of the well plate when the mounting support is placed inside the wells. Preferably, such base disk has a diameter slightly larger than the diameter of the well opening. The perimeter of the well openings provides a circular seat for the base disc on the surface of the well plate.
本発明の有利な実施態様によれば、前記ホルダベースがホルダリングを含み、前記ホルダリングが、前記マウント支持体の第1端部に配置され、そして周方向に前記マウント支持体を取り囲む。ホルダリングの形状は、ウェルの開口に隣接するウェルプレート内のウェルのキャビティの形状に合致することができ、ひいては、ホルダリングがウェル内へ挿入されるのを可能にし、そしてウェルの開口に隣接するホルダリングの固定的な位置を提供する。ホルダリングから突出したマウント支持体はこの際にウェルの底部に向けられ、ウェルの内側に確実に配置される。ホルダリングはまた機械的又は磁気的なフィーチャを提供する。このフィーチャは測定前又は測定中に適宜の自動ハンドリングシステムで試料ホルダを容易にハンドリングするのを可能にする。 According to an advantageous embodiment of the invention, said holder base comprises a holder ring, said holder ring being arranged at a first end of said mount support and surrounding said mount support in the circumferential direction. The shape of the holder ring can conform to the shape of the well cavity in the well plate adjacent the well opening, thus allowing the holder ring to be inserted into the well and adjacent the well opening. provide a fixed position for the holder ring The mounting support protruding from the holder ring is then directed towards the bottom of the well and is securely positioned inside the well. The holder ring also provides mechanical or magnetic features. This feature allows easy handling of the sample holder with a suitable automatic handling system before or during the measurement.
本発明の別の態様では、前記ベースディスクがホルダリングに取り外し可能に取り付けられるようになっている。ホルダリングはウェルプレートのウェル内へ挿入し得るのに対して、ベースディスクは、ウェルプレートの表面の上部に留まり、ウェル開口においてウェルの密な閉鎖を可能にするように形成することができる。さらに、ウェルの外側からアクセス可能であるベースディスクの底部側は、自動ハンドリングシステムによる試料ホルダの容易なハンドリングを可能にする噛み合わせ手段、締付け手段、又は捕捉手段を提供することができる。 In another aspect of the invention, said base disc is removably attached to a holder ring. The holder ring can be inserted into the wells of the well plate, while the base disc can be shaped to remain on top of the surface of the well plate and allow tight closure of the wells at the well openings. Additionally, the bottom side of the base disc, which is accessible from outside the well, can provide interlocking, clamping or catching means that allow easy handling of the sample holder by automated handling systems.
本発明の1実施態様によれば、前記マウント支持体に結晶性スポンジが取り付けられている。マウント支持体に取り付けられた結晶性スポンジを含む事前集成された試料ホルダは、個々の結晶性試料の調製を容易にする。唯一必要とされるのは結晶性スポンジ内に被分析物を添加することだけである。このことは、被分析結晶分子を含む溶液中に結晶性スポンジを含むマウント支持体を浸漬することにより、容易に行うことができる。 According to one embodiment of the invention, a crystalline sponge is attached to said mounting support. A pre-assembled sample holder comprising a crystalline sponge attached to a mounting support facilitates the preparation of individual crystalline samples. The only requirement is to add the analyte into the crystalline sponge. This can be easily done by immersing a mounting support comprising a crystalline sponge in a solution containing the crystalline molecules to be analyzed.
本発明の別の実施態様によれば、前記結晶性スポンジが前記管の内側に配置されている。管は、管の内側に配置された結晶性スポンジを取り囲み、そして保護する。結晶性溶液を管内へ導入し、ひいては結晶性スポンジを浸漬し、結晶性分子を多孔質スポンジ材料内へ導入することができる。管をその後に閉鎖することにより、結晶性試料は保存され、繰り返しの使用を可能にし、そして結晶性試料のいかなる変更又は劣化もなしに、後続の測定間の長時間の保管を可能にする。 According to another embodiment of the invention, said crystalline sponge is arranged inside said tube. The tube surrounds and protects a crystalline sponge positioned inside the tube. A crystalline solution can be introduced into the tube, which in turn soaks the crystalline sponge, introducing crystalline molecules into the porous sponge material. Subsequent closure of the tube preserves the crystalline sample, allowing repeated use and long-term storage between subsequent measurements without any alteration or deterioration of the crystalline sample.
本発明の別の態様では、前記試料ホルダが保護容器を含み、前記保護容器が、前記マウント支持体と、前記マウント支持体に前記第1端部に対して所定の距離をおいて取り付けることができる結晶性試料とを収納する。保護容器はホルダベースと取り外し可能に結合することができ、又はホルダベース上に締め付けることができる。好ましくは、保護容器はねじ山付き区分を含み、ホルダリング上へ、又は試料ホルダのベースディスク上へねじ嵌めることができる。保護容器はマウント支持体を包囲し、例えば結晶性試料が内部に取り付けられたガラス管の機械的保護を可能にする。保護容器は、適宜の合成材料から成っていてよい。保護容器はX線測定実施前に取り外すことができるが、しかしホルダベースに取り付け、ウェルプレートのウェル内部又は外部における試料ホルダの保管及び輸送中に結晶性試料を保護することができる。 In another aspect of the invention, the specimen holder includes a protective container, the protective container being attached to the mounting support and to the mounting support at a predetermined distance relative to the first end. Contains a crystalline sample that can be formed. The protective container can be detachably coupled with the holder base or can be clamped onto the holder base. Preferably, the protective container comprises a threaded section and can be screwed onto the holder ring or onto the base disc of the sample holder. A protective container surrounds the mounting support and allows for mechanical protection of, for example, a glass tube with a crystalline sample mounted therein. The protective container may consist of any suitable synthetic material. The protective container can be removed prior to performing X-ray measurements, but can be attached to the holder base to protect the crystalline sample during storage and transport of the sample holder inside or outside the wells of the well plate.
本発明はまた、ゴニオメータヘッドを備えたゴニオメータと、少なくとも1つの試料ホルダと、ウェルプレートとを有する、結晶性試料上でX線分析を実施するための試料ホルダハンドリングシステムであって、前記試料ホルダが、先行の請求項のいずれか1項に基づいて形成されており、前記ウェルプレートのウェルに適合している、試料ホルダハンドリングシステムに関する。数多くの試料ホルダ及びウェルプレートをX線結晶学による構造解明のための試験において使用することができる。X線結晶学は、結晶性試料のより好都合なハンドリングにつながることになる。それぞれの結晶性試料それ自体、すなわち単結晶又は結晶性スポンジは、ウェルプレートの対応ウェル内へ保管されると、環境の影響に対してより良好に保護される。科学者にとっては、ハンドリングも改善される。なぜならば、試料をより良好に保護すればするほど、ハンドリングに際して必要なケアが少なくなるからである。また、試料ホルダは、特に試料ホルダの現行の手動のハンドリングと比較して、ゴニオメータヘッドに容易に取り付けることができる。 The invention also provides a sample holder handling system for performing X-ray analysis on a crystalline sample, comprising a goniometer with a goniometer head, at least one sample holder and a well plate, said sample holder relates to a sample holder handling system formed according to any one of the preceding claims and adapted to the wells of the well plate. A number of sample holders and well plates can be used in studies for structure elucidation by X-ray crystallography. X-ray crystallography will lead to more convenient handling of crystalline samples. Each crystalline sample itself, ie a single crystal or a crystalline sponge, is better protected against environmental influences when stored in the corresponding well of the well plate. For scientists, handling is also improved. This is because the better the sample is protected, the less care is required during handling. Also, the sample holder can be easily attached to the goniometer head, especially compared to the current manual handling of sample holders.
それを超えて、より高度な自動化が可能になる。試料ホルダを規定の通りに且つ自動的にピックアップし、そして戻すことができるので、結晶性試料は自動ハンドリングシステムによって自動的にハンドリングすることができる。 Beyond that, a higher degree of automation becomes possible. Since the sample holder can be routinely and automatically picked up and returned, the crystalline sample can be automatically handled by the automated handling system.
カスタマイズされたウェルプレート、又は商業的に入手可能なウェルプレートの利用を可能にするホルダリングとの組み合わせにおいて、自動化度をさらに高めることができる。典型的には24又は96ウェルを含むウェルプレートフォーマット、又は384又は1536ウェルの大型フォーマットが標準化され、あらゆる種類の機械との適合性を有する。こうして、これらは試料プロセッシング、ピペッティング、及び測定のような分野における自動化のために広く使用される。本発明により、上記試料ホルダは今や前記機械によって自動的に処理することができる。ウェルプレートのカスタマイズは、ウェルプレート内部のそれぞれのウェルの底部に開口又は孔を付加することによって、それぞれのウェル内部に複数の試料ホルダを受容するように、ウェルプレートを形成する。 A further degree of automation can be achieved in combination with customized well plates or holder rings that allow the use of commercially available well plates. Well plate formats, typically containing 24 or 96 wells, or large formats of 384 or 1536 wells, are standardized and compatible with all kinds of machines. As such, they are widely used for automation in areas such as sample processing, pipetting, and measurements. Thanks to the invention, the specimen holder can now be processed automatically by the machine. Customization of the well plate forms the well plate to receive multiple sample holders within each well by adding openings or holes to the bottom of each well within the well plate.
本発明の別の態様では、前記試料ホルダが、前記ウェルプレートのウェルの直径と合致する直径を有するベースディスクを含む。ベースディスクは、ベースディスクを自動試料ホルダ操作システムと係合させるための締め付け手段を含むことができる。 In another aspect of the invention, the sample holder includes a base disk having a diameter that matches the diameter of the wells of the well plate. The base disc can include clamping means for engaging the base disc with an automated sample holder manipulation system.
本発明の別の実施態様によれば、前記ウェルプレートのウェルの底部には挿入リングが配置されており、前記挿入リングが、前記ウェルプレートのウェル内へ挿入された試料ホルダのベースディスクを支持する。ウェル内へ挿入リングを挿入することによって、ウェルの開口の近くにある挿入リングの上端部は、ウェル内部に配置された試料ホルダのホルダリング又はベースディスクのためのストッパとして役立つ。挿入リングはマウント支持体と、マウント支持体に取り付けられた結晶性試料又は結晶性スポンジとを取り囲み、包囲し、ひいては試料に対する付加的な保護を提供する。挿入リングの寸法、具体的には挿入リングの高さは、ホルダリング又はベースディスクの高さを補完して、ウェルの内側の試料ホルダと挿入リングとの組み合わせがウェルの全高になるように形成されている。 According to another embodiment of the invention, an insert ring is arranged at the bottom of the wells of said well plate, said insert ring supporting a base disc of a sample holder inserted into the well of said well plate. do. By inserting the insert ring into the well, the upper end of the insert ring near the opening of the well serves as a stop for the holder ring or base disc of the sample holder placed inside the well. The insert ring surrounds and encloses the mounting support and the crystalline sample or crystalline sponge attached to the mounting support, thus providing additional protection to the sample. The dimensions of the insert ring, specifically the height of the insert ring, complement the height of the holder ring or base disc so that the combination of the sample holder inside the well and the insert ring is the full height of the well. It is
さらに、本発明の別の態様によれば、前記ホルダベースがホルダリングを含み、そして前記ホルダリングの外径及び側面が、前記ウェルの上部で、そしてウェルの開口の近くで前記ウェルプレートのウェルの直径及び内面と合致するように構成されている。円錐形ウェルキャビティの場合、ホルダリングは合致する円錐形の外面を有している。円錐形外面は、ウェルの上側部分内にホルダリングを緊密にフィットした状態で、好ましくはウェルプレートの表面と面一に受容するのを可能にする。 Further, in accordance with another aspect of the present invention, the holder base includes a holder ring, and the outer diameter and sides of the holder ring are aligned with the wells of the well plate at the top of the wells and near the openings of the wells. is configured to match the diameter and inner surface of the For conical well cavities, the holder ring has a matching conical outer surface. The conical outer surface allows for a close-fitting reception of the holder ring in the upper portion of the well, preferably flush with the surface of the well plate.
本発明の有利な実施態様によれば、前記ホルダリングが、前記ホルダリングを自動試料ホルダ操作システムと係合させるための締め付け手段を含む。 According to an advantageous embodiment of the invention, said holder ring comprises clamping means for engaging said holder ring with an automatic sample holder handling system.
本発明のさらに別の態様では、前記試料ホルダが保護容器を含み、前記保護容器の外径、側面、及び高さが、前記ウェルプレートのウェルの直径、内面、及び高さと合致するように構成されている。 In yet another aspect of the invention, the sample holder includes a protective container configured to match the outer diameter, sides, and height of the protective container with the diameter, inner surface, and height of the wells of the well plate. It is
以下の詳細な説明及び添付の図面を参照すると、本発明はさらに十分に理解され、さらなる特徴が明らかになる。図面は代表的なものにすぎず、請求の範囲を限定するものではない。実際に、下記明細書を読み本図面を見れば、本発明の革新的構想を逸脱することなしに、種々の改変及び変更を加え得ることが当業者には明らかである。図面に示された同様の部分は同じ符号によって示されている。 The present invention will be more fully understood, and additional features will become apparent, with reference to the following detailed description and accompanying drawings. The drawings are representative only and do not limit the scope of the claims. Indeed, after reading the following specification and viewing the drawings, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes may be made without departing from the inventive concept of the invention. Similar parts shown in the drawings are indicated by the same reference numerals.
96ウェル2を備えたウェルプレート1が図1に示されている。ウェル2はウェルプレート1上に規則的なマトリックス様のパターンを成して配列されている。ウェル2の配列は、数多くの異なる機械及びハンドリングシステムと一緒に使用し得るこのようなウェルプレート1の標準と調和する。
A
ウェル2のいくつかにおいて、つまり図1に示されたウェルプレート1の位置A1~A5におけるウェル2のうちの5つにおいて、本発明による試料ホルダ3がウェル2の内側に配置されている。試料ホルダの種々異なる実施態様がさらに記載され、図2~9に示されている。試料ホルダ3のそれぞれの底部側4は、ウェルプレート1の上面5と面一である。図1には、試料ホルダ3のそれぞれの底部側4だけを見ることができる。
In some of the
一般に、ウェルプレート1は、ピペッティングロボット又は他の自動化デバイスとの適合性のために、米国規格協会(ANSI)によって提供された寸法に準拠するのが好ましい。現行の標準寸法の記載は、ANSI/SLAS 1-2004(設置寸法)、ANSI/SLAS 3-2004(底部外側フランジ寸法)、ANSI/SLAS 4-2004(ウェル位置)、及び場合によってはANSI/SLAS 2-2004(高さ寸法)、場合によってはANSI/SLAS 6-2012(ウェル底部エレベーション)を含む。ウェルプレート1の標準寸法は長さが127.76mmであり、幅が85.48mmである。ウェルプレート1はさらに、ウェルプレート1のための適用可能な将来の標準化に合わせて調節されることが望ましい。
In general, the
本発明による試料ホルダ3の第1実施態様が図2及び3に示されている。これらの図、及びさらなる同様の図では、ウェルプレート1の左端部からのウェルプレート1の断面が示されている。しかしながら、第1ウェル2のみ示されており、これに対して第2ウェル2の半分は破線でシミュレートされているにすぎない。試料ホルダ3はガラス管6を含む。ガラス管6は毛管と類似していてよい。毛管はX線構造解明において今日広く使用されており、例えば壁厚0.01mm、一方の側の漏斗様開口、及び他方の側の閉鎖端部を有する、Hilgenberg(Malsfeld、ドイツ国)によって製造されたモデル(品番4007630)である。ガラス管6は底部に薄い壁厚を有することにより、X線回折計においてガラス管内部で試料を直接に測定することを可能にする。さらに、ガラス管6の長さはウェルプレート1の高さに適合するように形成されている。ウェルプレート1の高さ、例えば14mm,22mm又は44mmに適合するように形成されており、そしてこれと同時に、ゴニオメータの設定、すなわち図示されていないゴニオメータヘッドの上部に適合するように形成されている。現在商業的に入手可能なゴニオメータヘッドと適合可能な寸法範囲は、ほぼ22mm~32mmのガラス管6の全長を可能にする。試料ホルダ3を他のゴニオメータヘッド及びゴニオメータ設定と一緒に使用することにより、ガラス管6の寸法を拡大し、例えば10mm~50mm,100mm,又は250mmにすることもできる。
A first embodiment of a
試料ホルダ3のガラス管6はホルダリング7によって取り囲まれている。ホルダリング7はさらに、上述のX線回折計においてゴニオメータに直接に取り付けられるのに適したものにするフィーチャを含む。これらのフィーチャは金属リング8を含むことができる。金属リングは、ゴニオメータヘッドの内側又は上部に磁石を有するゴニオメータヘッドによって磁気的に保持することができる。ホルダリング7の寸法は、ゴニオメータヘッドに対する現在使用されているベース磁性アタッチメント、例えばRigakuのゴニオメータヘッド(品番1013156)と一緒に使用し得る、商業的に入手可能な磁性ベース支持体であるRigakuの“Magnetic Base Support Z with Strong Magnet”(品番1013161)と適合性があることが好ましい。ゴニオメータヘッドに取り付けるための他のフィーチャは、ねじ山、ゴニオメータヘッドと噛み合わせるため又はゴニオメータヘッド上で締め付けるための、圧力非感受性の材料と組み合わせた所定の直径を含むこともできる。
ホルダリング7の寸法は種々異なっていてもよい。これにより、取り付けを可能にするためにゴニオメータヘッドにいくつかの変更を加えるだけで済む。これらの変更は現行のデザインに対する小さなアダプタを含むことができる。
The dimensions of the
ホルダリング7の形状は丸い、すなわち円形である。しかしながら、ホルダリング7は任意の他の形状、例えば正方形フットプリントであってもよい。ホルダリング7の形状はウェルプレート1のウェル2に適合するのが好ましく、ウェル2内にあまりにも大きく沈み込むことはなく、上部に、すなわちウェルプレート1の表面5においてウェル2の開口に近接して保持される。図2及び3に見られるように、ウェルプレート1のウェルは、ウェル2のそれぞれの底部10内へ開口9を付加することにより、試料ホルダ3を受容するようにカスタマイズされており、こうしてガラス管6が開口9を通ってウェルプレート1のボディ内へ達するのを可能にする。
The shape of the
ホルダリング7をガラス管6に永久的に取り付けることにより、最良の安定性を保証することができる。ホルダリング7をガラス管6に取り外し可能に取り付けることにより、ガラス管6を交換することによるリサイクルを可能にすることもできる。しかしながら、ホルダリング7が測定中にガラス管6から解離しないことが基本的要件とみなされる。
By permanently attaching the
ホルダリング7は円形断面及び円錐形の外形を有することが好ましい。ホルダリング7はポリマーから成っている。ポリマーはガラス管6に接着することができる。ゴニオメータヘッドに取り付けるためのフィーチャとして、ホルダリング7のポリマーベースに金属リング8が取り付けられていることが好ましい。しかしながら、ゴニオメータヘッドに取り付けるためのフィーチャをガラス管6に直接に取り付けることもできる。1実施態様では、ガラス管6に金属リング8を取り付けることができる。
The
結晶性試料11はガラス管6の内側に配置されている。結晶性試料11は、X線回折測定のために使用されるべき単結晶であってよい。結晶性試料11は、結晶分子を含む結晶溶液で浸漬された結晶性スポンジから成っていてもよい。
A
図4及び5では、試料ホルダ3の別の実施態様と標準化ウェルプレート1との組み合わせが示されている。ウェル2内へ挿入リング12が挿入され、挿入リングはウェル2の底部10に配置される。挿入リング12の上側13は、試料ホルダ3のホルダリング7を支持するストッパを提供する。挿入リング12の長さは、ガラス管6を完全に包囲するように形成されている。ガラス管6は、ガラス管6の内部の結晶性試料11のためのマウント支持体として役立つ。
In FIGS. 4 and 5 another embodiment of the
ベースディスク14はホルダリング7に取り付けられており、ガラス管6の閉鎖を可能にし、ひいてはガラス管6の内容物、すなわちガラス管6内部の結晶性試料11を保護する。ベースディスク14を有する試料ホルダ3の寸法及び形状は、ウェル2の内側に完全に配置されるように形成することができ、ベースディスク14の後ろ側は、ウェルプレート1の表面5と面一である。しかしながら、ウェル2の外側にベースディスク14を有することも可能であり、有利であり得る。このことは、自動試料ホルダ操作・ハンドリングシステムによる試料ホルダ3の容易なハンドリングを可能にする。
A
ベースディスク14はガラス管6を密閉し、ガラス管6内の任意の材料、例えば有機溶媒の保持を保証することが好ましい。ゴニオメータヘッドにガラス管6を取り付けるためのフィーチャ、例えば磁性材料、すなわち金属リング8が、前記ベースディスク14の上部に着座することもできる。ベースディスク14はねじ山又はねじ込みメカニズムを含むことにより、密閉を保証することもできる。ベースディスク14はセプタム又は同様のデバイスを含むこともできる。セプタム又は同様のデバイスは、これを一時的に穿刺することにより、ベースディスク14を通して材料を移すのを可能にする。
The
試料ホルダ3は、固有の識別のためのフィーチャ、例えばバーコード、二次元バーコード、QRコード(登録商標)、RFIDチップ、又はこのような種類の別の特徴を備えていてもよい。これは機械によって捕捉し読み取ることができる。
The
図6及び7では、試料ホルダ3は前の実施態様のガラス管6の代わりに、ピン様ポール15を含む。ピン様ポール15は、結晶性試料11のためのマウント支持体として役立つ。結晶性試料はピン様ポール15の自由端16に取り付けられる。ピン様ポール15はベースディスク14上にマウントされる。ポール15を取り囲み包囲する保護容器17はベースディスク14に取り外し可能に取り付けられている。保護容器17の寸法及び形状は、ウェルプレート1のウェル2の内側に完全に配置されるように形成されている。
6 and 7 the
図8及び9には、本発明のさらに別の実施態様が示されている。試料ホルダ3は、ピン様ポール15とガラス管6との両方を含む。ガラス管6は、結晶性試料11を有するピン様ポール15を取り囲み包囲している。結晶性試料はピン様ポール15の自由端16に取り付けられている。ピン様ポール15及びガラス管6はベースディスク14に取り付けられている。ベースディスクはまた、ベースディスク14内に埋め込まれた金属リング8を含む。
Figures 8 and 9 show yet another embodiment of the invention.
実施例
実施例を参照しながら本発明をより詳細且つ具体的に説明する。しかしこれは本発明を限定するものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail and concretely with reference to examples. However, this is not a limitation of the invention.
構想の証拠のために、ガラス管6を備えた試料ホルダ3のプロトタイプを製造した。このプロトタイプは、直径0.3mm及び壁厚0.01mmのボロシリカガラスから成るガラス管6を含んだ。このようなガラス管6は例えば数センチメートルの長さを有する毛管として商業的に入手可能である。ガラス管6はガラス管6の開いた端部から測定してほぼ22mmの距離を置いて、火炎で溶融閉鎖した。
For proof of concept, a prototype of the
ガラス管6をホルダリング7内へ接着した。ホルダリングは長さがほぼ9mm、外径が4mm、及び内径が3mmの短いプラスチックパイプから成った。ガラス管6の予め閉じた端部をホルダリング7内部に隠し、これに対してガラス管6の開いた端部は外側に向けた。ホルダリング7の上部に、すなわちホルダリング7の、ガラス管の開いた端部18が外側に向いていない側に、小さな金属管8を接着した。金属リング8は、通常は内径3.2mm及び外径7mmのねじのためのスペーサ板として使用されるシムであった。
A
適用中の試験のために、刊行物(M. Hoshino, A. Khutia, H. -Z. Xing, Y. Inokuma, M. Fujita, IUCrJ, 2016, 3, 139-151)に言明されているように調製された結晶性スポンジを顕微鏡下でガラス管6内へローディングした。ガラス管6がローディングされた試料ホルダ3を、次いで磁性ゴニオメータヘッドに磁気的に取り付けた。結晶性スポンジ内部の結晶性試料11の回折パターンを200kの温度で成功裏に記録し、そして標準プロトコルを用いて構造を成功裏に解くことができた。
For on-going studies, as stated in the publication (M. Hoshino, A. Khutia, H. -Z. Xing, Y. Inokuma, M. Fujita, IUCrJ, 2016, 3, 139-151) was loaded into the
カスタマイズされたデザインを有するウェルプレート1を以下の要件にしたがって作成した。ウェルプレートは、ANSIによって定義されたウェルプレートのベース寸法を含んだ。高さは34mmであった。ウェル2自体は丸く、直径が約9mmであった。ウェル2は円筒様形状で約9mm、ウェルプレート1内へ沈め込まれている。ウェル2の底部10には、直径がほぼ2mmの切り欠きが真ん中にあった。
A
上記ガラス管6を有する試料ホルダ3が、カスタマイズされたウェルプレート1のプロトタイプ内に配置されると、ガラス管6の先端が切り欠き穴を通ってウェル2の真ん中に嵌まることができた。カスタマイズされたウェルプレート1のウェル2の底部10に、試料ホルダ3をホルダリング7と一緒に載置した。
When the
測定前、測定間、及び測定後に試料ホルダ3を保管し輸送するために、磁石を使用してウェルプレート1から試料ホルダ3を取り出し、又は試料ホルダ3をウェル2内へ挿入し得ることが実証された。
It has been demonstrated that magnets can be used to remove
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